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我國能源轉(zhuǎn)型亟待規(guī)劃新一代智能電網(wǎng)
(時(shí)間:2020-8-27 9:58:06)
  清潔低碳是能源轉(zhuǎn)型的首要特征!笆奈濉逼陂g,國家將嚴(yán)格控制煤電,全面推進(jìn)清潔替代和電能替代,未來,電力所占的市場份額將會越來越大。
  到2050年,我國能源行業(yè)將達(dá)到“兩個(gè)50%”目標(biāo):電能在終端能源消費(fèi)中的比重超過50%;非化石能源占一次能源的比重超過50%,這也對電網(wǎng)提出了更高的要求。
  急需發(fā)展特高壓輸電技術(shù)
  電網(wǎng)主要由聯(lián)結(jié)成網(wǎng)的送電線路、變電站、配電所和配電線路組成。通常把由輸電、變電、配電及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)組成的聯(lián)系發(fā)電與用電的統(tǒng)一整體稱為電網(wǎng)。
  我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期,電力需求長期保持較快增長。從2006年到2016年,全社會用電量已翻了一番,預(yù)計(jì)到2030年還將再翻一番,達(dá)到11萬億千瓦時(shí),屆時(shí)我國的人均用電量也僅為經(jīng)合組織國家2006年的平均水平。
  當(dāng)前,我國能源資源供需分布極不均衡。80%以上的可用能源資源包括清潔能源分布在西部、北部,70%以上的電力消費(fèi)集中在東部、中部,供需相距800~3000公里,加之環(huán)境保護(hù)和土地資源“硬約束”,迫切需要發(fā)展大容量、遠(yuǎn)距離、高效率的特高壓輸電技術(shù)。
  特高壓交流輸電是指1000千伏及以上電壓的交流輸電技術(shù),既可用于大容量遠(yuǎn)距離輸電,也可用于構(gòu)建電網(wǎng)骨干網(wǎng)架。特高壓直流輸電是指±800KV及以上電壓的直流輸電技術(shù),可用于大容量遠(yuǎn)距離點(diǎn)對點(diǎn)輸電,依托堅(jiān)強(qiáng)交流電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換。
  以金沙江下游4000萬千瓦水電送華東為例,采用交流輸電方案在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上均不可行,采用常規(guī)±500KV、300萬千瓦直流輸電方案占地大、損耗高、極不經(jīng)濟(jì),建設(shè)13回自西向東橫跨2000公里的線路實(shí)際不可行,因此必須發(fā)展特高壓直流輸電技術(shù)。
  電網(wǎng)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)
  當(dāng)前,用電負(fù)荷尖峰化特點(diǎn)日益突出。預(yù)計(jì)“十四五”期間,全國電力負(fù)荷峰谷差率將逐年提升,“電力缺口大,電量缺口小”特點(diǎn)突出。若按最大負(fù)荷安排網(wǎng)架將造成產(chǎn)能過剩、投資浪費(fèi)等問題。
  其次,電網(wǎng)運(yùn)行控制特征日益復(fù)雜!笆奈濉逼陂g,華東、華中電網(wǎng)都將成為典型的多直流饋入電網(wǎng),受端地區(qū)電網(wǎng)受入直流落點(diǎn)密集,交直流耦合日趨緊密;另一方面,新能源裝機(jī)占比提升,其調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓特性與常規(guī)機(jī)組存在差距。電網(wǎng)發(fā)展需有針對性地加強(qiáng)交流系統(tǒng)承載能力,提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制能力。
  另外,電網(wǎng)還面臨實(shí)時(shí)平衡問題。新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、波動性和間歇性,新能源高比例接入電力系統(tǒng)后,增加了系統(tǒng)調(diào)節(jié)的負(fù)擔(dān),常規(guī)電源不僅要跟隨負(fù)荷變化,還要平衡新能源的出力波動。
  隨著配電側(cè)能源供給日趨多元化,以分布式光伏、微型燃?xì)廨啓C(jī)為代表的分布式發(fā)電技術(shù),以蓄電池、超級電容為代表的儲能技術(shù),以冷熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱發(fā)電為代表的綜合能源技術(shù)與配電網(wǎng)高度融合,這就要求實(shí)現(xiàn)多種能源綜合效率的提升,提高配電網(wǎng)承載能力。
  配電側(cè)用電負(fù)荷復(fù)雜化、互動化,包括以電動汽車充電樁、換電站為代表的互動式負(fù)荷,以智能樓宇、智能家居為代表的柔性負(fù)荷,都需要電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可觀、可測、可控,滿足多元化負(fù)荷靈活接入,實(shí)時(shí)監(jiān)測和柔性控制。
  配電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平也亟待提升。隨著能源交易的市場化水平提升,以電力市場為核心的能源市場逐步放開,供給側(cè)與消費(fèi)側(cè)市場主體廣泛參與、充分競爭,分時(shí)電價(jià)、峰谷電價(jià)、多方互動、綜合能源交易等市場機(jī)制不斷豐富,對配電網(wǎng)的服務(wù)水平提出了更高的要求。因此,也需要進(jìn)行電力體制改革,放開增量配電市場。
  構(gòu)建新一代智能電網(wǎng)
  國家提出的“兩個(gè)50%”目標(biāo),意味著一半以上的能源生產(chǎn)和消費(fèi)都將依靠電力系統(tǒng)來完成,未來電網(wǎng)發(fā)展需要不斷提升能源資源配置能力,具備強(qiáng)大的靈活調(diào)節(jié)能力,打造各電壓等級協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。
  首先,新一代電網(wǎng)廣泛互聯(lián),需要搭建資源大范圍優(yōu)化配置平臺。目前,我國能源開發(fā)與消費(fèi)的基本情況是,70%水能資源在西南;80%陸地風(fēng)能集中在“三北”;60%太陽能集中在西部和北部;70%以上的能源需求在東中部。通過廣泛互聯(lián)的新一代電網(wǎng),可以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)發(fā)供用多能互補(bǔ)、時(shí)空互濟(jì)、友好包容。
  其次,新一代電網(wǎng)應(yīng)以智慧化、互動化為特征,與電力市場緊密融合。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)分析處理電力系統(tǒng)海量在線數(shù)據(jù);通過云計(jì)算技術(shù)快速準(zhǔn)確實(shí)時(shí)仿真,在線決策;通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高發(fā)、輸、配、用和電力市場全環(huán)節(jié)智能感知能力和實(shí)時(shí)監(jiān)測水平;通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強(qiáng)信息通信支撐能力。
  新一代電網(wǎng)還將積極采用創(chuàng)新技術(shù),如抽水蓄能、虛擬同步機(jī)、柔性直流輸電、柔性交流輸電等,提高新能源運(yùn)行的靈活性和適應(yīng)性。另外,新一代電網(wǎng)具有高度穩(wěn)定性和可靠性,電網(wǎng)安全可控、能控。
  總之,實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型,核心是新能源大規(guī)模開發(fā)利用,根本途徑是能源生產(chǎn)消費(fèi)再電氣化,基礎(chǔ)則是具有“廣泛互聯(lián)、智能互動、靈活柔性、安全可控”特征的新一代電網(wǎng)。(■李文毅 作者系國家電網(wǎng)公司原副總工程師,本報(bào)記者李惠鈺根據(jù)其在“首屆中國電力新基建及能源互聯(lián)網(wǎng)論壇”上的報(bào)告整理)
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